Phụ thuộc vào ý nghĩa văn hóa từng thời đại, cũng như ý chí chủ quan của con người, trải qua các thời kỳ lịch sử, Hồ Tây có những tên gọi khác nhau, mỗi tên gọi ấy đều gắn với từng sự tích, từng câu chuyện dân gian.

Đầm Xác Cáo có lẽ là tên gọi xưa nhất của hồ Tây, gắn với sự tích con hồ ly tinh chín đuôi. Lịch sử ra đời của hồ Tây được nhắc đến lần đầu tiên trong Lĩnh Nam chích quái do Vũ Quỳnh và Kiều Phú soạn vào khoảng năm 1492.[14] Ở đây, tác giả đã kể về lai lịch hồ Tây trong truyện Hồ tinh. Theo đó ở phía tây thành Long Biên có hòn núi đá nhỏ, có con Hồ Tinh (yêu quái cáo, con quái sau Ngư Tinh, trước Mộc Tinh) chín đuôi sống hơn ngàn năm, có thể biến hóa vạn trạng, khi thành người khi thành quỷ ở khắp dân gian. Long Quân bèn ra lệnh cho sáu đạo quân của thủy phủ dâng nước lên công phá bắt cáo mà nuốt ăn. Nơi này trở thành một cái vũng sâu. Hồ Tây chính là hang con cáo chín đuôi phá hoại dân lành, bị Long Quân dâng nước lên công phá. Do đó, hồ có tên là đầm Xác Cáo.[15] Để giữ kỷ niệm xưa, người ta đã đặt tên cho cánh đồng ở phía Tây đầm là Hồ Đỗng (hang cáo) và thôn xóm cạnh cánh đồng đó là Làng Cáo (Xuân Tảo), làng Hồ Thôn (nay là Hồ Khẩu) "Hồ" là "con cáo" đồng âm với "hồ" (hồ nước), hòa quyện với nhau trong những địa danh Hồ Khẩu, Cáo Đỉnh... Đối với dân thường, ý nghĩa huyền thoại và đời sống hiận thực thật khó lòng tách bạch. Ngày nay con đường bao quanh phía Tây Hồ Tây mang tên Lạc Long Quân, còn đường bao quanh phía Đông chạy dọc đê sông Hồng từ Nghi Tàm đến Nhật Tân là Âu Cơ thể hiện lòng cảm ơn đối với ân đức của nhà vua[16].

Nguyễn Huy Lượng trong Tụng Tây Hồ phú có câu:

là để nói về sự tích này.

Ở một số tài liệu khác lại ghi chép rằng, người trừ con cáo chín đuôi ở Tây Hồ khi ấy là Huyền Thiên Chấn Vũ, vị thánh sau này được thờ tại đến Quán Thánh, ngay gần hồ Tây.

Hồ Kim Ngưu dựa theo truyền thuyết hồ Trâu Vàng. Truyện kể về một người khổng lồ hết sức to lớn, sức khỏe phi thường, muôn người không địch nổi, ông xuất gia làm thiền sư, đó chính là thiền sư Minh Không.[17] Thiền sư Minh Không sang Tàu chữa bệnh cho con vua Tống. Khi công việc hoàn thành, vua muốn trả ơn. Nhà sư chỉ xin một ít đồng đen cho vào tay nải. Vua Tàu đồng ý cho thiền sư tự ý vào kho lấy đồng. Thiền sư đã lấy tất cả đồng đen trong kho bỏ vào tay nải và thả nón tu lờ làm thuyền, bơi về nước Nam. Về đến Thăng Long, ông dùng số đồng đó đúc thành bốn thứ bảo khí nhà Phật: Tượng Phật cao 6 trượng, chóp đỉnh tháp Báo Thiên chín tầng, đỉnh đồng có đường kính 10 sải tay và một quả chuông đồng cực lớn. Chuông đúc xong, đức vua sai ông đánh một hồi chuông dài để báo hiệu cho dân chúng biết tin vui nước nhà đang thái bình thịnh trị! Tiếng chuông ngân đến tận kinh đô bên Tàu. Nghe tiếng chuông con trâu bằng vàng to lớn nằm trước kho đồng bên Tàu tự dưng bừng tỉnh "Đồng đen là mẹ của vàng" ngỡ là tiếng mẹ gọi nó liền vươn mình phóng thẳng xuống phương Nam tìm đến quả chuông khổng lồ, quần mãi xung quanh. Trâu vàng quần quanh mãi mà vẫn không thấy, khiến cho cả một vùng đất lớn quanh quả chuông sụt xuống thành một vùng hố sâu. Quả chuông sau một hồi cũng đổ sụp xuống hố sâu. Trâu vàng cũng theo đó nhảy xuống và nằm bên cạnh, chẳng bao lâu sau vùng đất bị trâu vàng dẫm sụt, nước tràn đầy trải rộng thành một hồ nước mênh mông. Từ đó, quả chuông cứ nằm mãi dưới lòng hồ không ai vớt lên nổi và trâu vàng vẫn cứ nằm mãi bên cạnh quả chuông dưới đáy nước sâu mà không quay về phương Bắc nữa. Do vậy người ta bèn đặt tên cho hồ là hồ Kim Ngưu.[18][19] Thiền sư Minh Không về sau được thợ đúc đồng vùng Ngũ Xá (nay ở Đông Nam hồ Trúc Bạch) thờ làm tổ sư nghề đúc đồng. Đình Ngũ Xá thờ tổ sư Minh Không hiện nằm trên phố Nguyễn Khắc Hiếu, chùa Ngũ Xá nằm trên phố Ngũ Xá đều thuộc phường Trúc Bạch. Trong đình có tượng tổ sư bằng gỗ cao 1m70, trong chùa có pho tượng đồng A Di Đà cao 3m95, chu vi 11m60, nặng 10 tấn. Đây là pho tượng đồng lớn nhất Việt Nam hiện nay.[20]

Trong dân gian còn truyền tụng câu:

Lãng Bạc, theo "Tây Hồ chí", thì sau khi dập tắt cuộc khởi nghĩa bi hùng của Hai Bà Trưng, Tướng quân Mã Viện - tướng thứ ba của nhà Hán - đã gọi hồ Tây là Lãng Bạc với ý nghĩa hồ đầy sóng vỗ. Một viên tướng là Bình Lạc hầu Hàn Vũ đã chết ở đây. Tên gọi này thể hiện ý nghĩa rõ nhất vào những ngày giông bão, mặt hồ rộng, sóng nước nổi lên ầm ầm, tạo ra một cảnh hồ hùng tráng và nên thơ.[21]

Dâm Đàm, tên gọi này cũng không biết chính xác được gọi trong thời gian nào, nhưng theo Trần Quốc Vượng thì Dâm Đàm có tên thật từ thời Lý-Trần với huyền tích Lý Nhân Tông ngồi thuyền Mục Thận xem đánh cá, gặp sương mù, có thuyền tới gần, trên có hổ, Mục Thận quăng lưới bắt hổ, hóa ra đó là Thái sư Lê Văn Thịnh, và ông cho rằng Dâm Đàm nghĩa là hồ mù sương.

Theo sách Hồn sử Việt thì khi vua Lý Thái Tổ dời đô từ Hoa Lư về Thăng Long, hồ Kim Ngưu trở thành một địa điểm du ngoại được nhà vua và các quan ưa thích, nhiều lần trong các buổi du ngoại, nhà vua gặp sương mù bao phủ, cảnh tượng hồ trở nêm huyền ảo mộng mơ, vì vậy hồ đã được đổi tên là Dâm Đàm [22].

Tây Hồ, năm 1573 tránh tên húy của Vua Lê Thế Tông là Duy Đàm, người ta đổi là Tây Hồ. Cái tên Tây Hồ có từ đó, ngoài lý do trên, có lẽ việc đặt tên này nhằm sánh với phương Bắc, vì ở Trung Quốc cũng có Tây Hồ nổi tiếng ở Hàng Châu. Việc đặt tên các địa danh, sông hồ của Việt Nam theo Trung Quốc là điều thường gặp.

Đoài Hồ, do Trịnh Tạc (1657-1682) được phong tước Tây Vương, nên các địa danh nào có chữ Tây đều bị ông ra lệnh đổi thành Đoài (quẻ Đoài thuộc phương Tây - ý nghĩa như nhau, âm và chữ khác nhau) như Sơn Tây gọi thành Xứ Đoài, bởi vậy nên Tây Hồ được gọi là Đoài Hồ,. Nhưng cái tên Đoài Hồ không được dùng lâu, sau đó còn đổi thành Diêm Hồ, Liêm Đàm. Nhưng người ta vẫn quen gọi là Hồ Tây hơn.[3][23][24]